CC BY
118
ЛИТЕРАТУРА
1. Сердюков В.Г. Акустооптическая обработка сигналов в радиотехнических системах: Монография. Таганрог: ТРТУ, 2000. 192 с.
2. Голографическая интерферометрия // Островский М.М., Бутусов М.М.: Наука, 1967. 339 с.
3. Васильев Ю.Г. Акустооптическая демодуляция радиосигналов. //Оптические методы обработки изображений и сигналов Л.: АН. СССР, ЛФТИ, 1981. С. 83-91.
4. Теория передачи сигналов.// А.Г.Зюко, Д.Д.Кловский, М.В.Назаров, Л.Н.Финк. М.: Радио и связь, 1986. 304 с.
Ю.И. Мильков
СИСТЕМА ТРИАНГУЛЯЦИИ НА ОСНОВЕ «КВАЗИ-ДОПЛЕРА» ПРИНЦИП ОПТИМАЛЬНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ РАДИОПЕЛЕНГАТОРОВ
Введение
Благодаря применению системы «КВАЗИ-ДОПЛЕР» [1], можно добиться блолее точных результатов при соизмеримых вложениях в системы «ВАТСОН -ВАТТ» [2].
Применительно для нашей задачи, система должна сочетать возможность радиотриангуляции с дальнейшей передачей координат на основной модуль управления по радиоканалу. Высокая помехозащищенность при передаче по радиоканалу на основной модуль достигается путем применения тонального модема.
Система может быть использована не только применительно для решения типовых задач: слежение, определение координат, но и нетиповых (из-за низкой своей стоимости), их можно использовать, например, для поиска потерявшейся собачки или ребенка.
Принцип работы
Основная задача такой системы - определение координат движущегося объекта. Задача сама по себе является немного сложной, по сравнению с обычной радиопеленгацией (РП), однако в данном случае приходится оценивать не только пеленг на объект, но также обрабатывать информацию от других РП. Все это происходит в реальном времени, причем информация передается по радиоканалу. Систему коротко можно разделить на следующие модули:
1. Ответный модуль (ОМ);
2. Радиопеленгатор (РП);
3. Блок съема и оперативной обработки (БСООР);
Вся информация от РП должна передаваться на БСООР, после чего на персональный компьютер (ПК);
100-200м..
РП2
4
ОМ1-10
ч
\
ПК
БСООР
ч—►
Передатчик
Рис. 1
На рис. 1 показана структурная схема системы триангуляции. Принцип работы заключается в определении координат ОМ1-10, на РП (см. рис. 1) расположены радиопеленгаторы «КВАЗИ-ДОПЛЕР», с помощью которых определяется пеленг. Далее происходит пересчет с учетом всех значений РП и выдаются абсолютные значения X и У на ПК.
На РП процесс определения биений Доплера производится специальной схемой, называемой процессор пеленга (ПП). ПП позволяет контролировать не только антенну, но определяет угол пеленга радиосигнала и выдает на «КОНТРОЛЛЕР». Далее с «КОНТРОЛЛЕРА» сигнал поступает на дисплей и на радиомодем. По специальному протоколу передается значение пеленга на БСООР. БСООР производит управление и контроль над устройствами РП. При получении очередных данных БСООР отсылает их дальше на ПК через последовательный интерфейс.
Рис.2
На структурной схеме, показанной ниже, приводится процессор пеленга.
От
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
БОУ - Буфферный ОУ ПКФ - Переключаемый конденсаторный фильтр
Ф1,Ф2 - Фильтры Г - Генератор
Рис.3
Модуль антенны состоит из нескольких элементов: дешифратора адреса и переключающихся ключей, выполненных на переключающихся диодах, выход которых подается на ГМ-приемник, предназначенный для выделения доплеров-ских биений. Далее сигнал с выхода «АУДИО» приемника подается на переключающийся фильтр, который имитирует эффект вращающейся антенны, после чего сигнал проходит через два фильтра НЧ на частоту 468 Гц и приобретает форму синусоидального сигнала, потом попадает на детектор нуля и поступает на одно-вибратор с регулируемым порогом срабатывания.
Принцип оптимального расположения
Из-за принятых ограничений в зоне радиопеленгации (зона должна быть прямоугольником со сторонами 100x200м) необходимо оптимально расположить пеленгаторы.
Для оптимального расположения пеленгаторов нужно задаться соответствующими критериями:
1. Максимальное использование по углу;
2. Минимизация количества используемых сайтов;
3. Определение мест расположения.
Максимальное использование по углу
Должно обеспечивать максимальное использование углового разрешения по всему сектору обзора 360°.
Таким образом, если объект необходимо контролировать в зоне размером в прямоугольник (рис. 3), то радиопеленгаторы (РП) должны размещаться по сторонам прямоугольника (метод триангуляции).
ДН - Детектор нуля ОНВ - Одновибратор СРГ - Сдвиговый регистр СЧх128 - Счетчик на 128
y1
fl =180 deg f2 =180 deg f3 =180 deg
fsum =f1+f2+f3 = 540 deg
x1 x
Рис. 4
Минимизация количества используемых сайтов
Данный критерий показывает, что сайтов по возможности должно быть меньше. Это связано в первую очередь с ценовой характеристикой.
Для определения координат воспользуемся свойством угломерной системы радиопеленгаторов. По теореме косинусов, зная расстояние R, f1, f2, можно однозначно определить R1 и R2, но такой метод к сожалению неоднозначен и может применяться только для решения частных задач на известных областях.
Метод триангуляции (метод трех отсчетов) заключается в использовании сразу трех РП. Поэтому можно сразу сказать что этот метод полный и представляет полную однозначность в определении местоположения объекта на местности. На рис.4 видно, что в этих случаях необходимо расставлять РП по сторонам, имеющие явные вытянутости в диагностирующей области.
Определение мест расположения
Это самая трудная задача оптимизации. Необходимо выбрать определенные места расположения, которые вычисляются, используя следующий алгоритм:
1. По пунктам 1,2 выбираем максимальное использование по углу и минимальное количество используемых сайтов.
2. Определяем минимальные расстояния до области движений объекта. Оптимальным расположением может быть лишь центр области.
Заключение
Описанное устройство предназначено для «домашнего использования» из-за его доступности и простоты. Отличительная черта такого способа пеленгации -это некритичность к выбору несущей частоты. Это значит, что система может работать как на VHF, так и на UHF диапазонах. Недостаток - трудоемкость в изготовлении конструкции антенны и коммутатора.
y
ЛИТЕРАТУРА
1. Doppler System DDF6000, DDF6001, www.dopsys.com
2. System Watson-Watt user’s guide, www.access1.net/rfprodsdc
3. “Doppler direction find, radio direction find, T-hunt, t-hunt, foxhunt, fox-hunt, search rescue, DF, df, RDF, rdf, radiolocation”, http://www.silcom.com/~pelican2/
